JP4500243B2

JP4500243B2 - 除加湿システム

Info

Publication number: JP4500243B2
Application number: JP2005281462A
Authority: JP
Inventors: 一小野; 毅睦三島; 山口　　広一
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: JP2007093072A

Description

本発明は、除加湿システムに関し、特に、吸放湿性水溶液を用いて空気中の水分を吸湿することにより室内を除湿し、又は、吸放湿性水溶液中の水分を放湿することにより室内を加湿する除加湿システムに関する。

例えば、下記特許文献１、２に記載されているように、空気中の水分を吸湿する性質、及び、含有する水分を空気中に放湿する性質を有する吸放湿性水溶液を循環させ、室内の除湿及び加湿を行うようにした除加湿システムが知られている。
特開２００２−１７１０５６号公報特許２７５６９８９号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２に記載された除加湿システムは、以下の点について配慮がなされていない。

特許文献１、２に記載された除加湿システムは、除湿又は加湿が行われる室内に設置される室内機と室外に設置される室外機とを有し、除湿運転又は加湿運転のいずれか一方が行われる。

このため、建物内に設置される複数の室内機を一つの室外機に接続し、個々の室内機を必要に応じて除湿運転、又は、加湿運転するということはできない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸放湿性水溶液を利用した除加湿システムであって、建物内に設置される複数の利用側ユニット（室内機）を一つの室外側ユニット（室外機）に接続し、個々の利用側ユニットにおいて必要に応じて除湿運転又は加湿運転を行える除加湿システムを提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、除加湿システムにおいて、空気中の水分を吸放湿性水溶液に吸湿させる吸湿手段及び吸放湿性水溶液から水分を放湿させる放湿手段を備える室外側ユニットと、前記室外側ユニットに接続され、吸放湿性水溶液が循環する高濃度溶液管及び低濃度溶液管と、室内空気中の水分を前記高濃度溶液管から導入される吸放湿性水溶液に吸湿させて除湿を行い、吸湿後の吸放湿性水溶液を前記低濃度溶液管に排出する除湿手段、及び、前記低濃度溶液管から導入される吸放湿性水溶液から室内空気中に水分を放湿させて加湿を行い、放湿後の吸放湿性水溶液を前記高濃度溶液管に排出する加湿手段を備え、水溶液導入口及び水溶液排出口の接続を前記高濃度溶液管及び前記低濃度溶液管に選択的に切換える切換手段を有する複数の利用側ユニットと、を備え、前記室外側ユニットは、前記高濃度溶液管内の吸放湿性水溶液の濃度を計測する第１濃度計測器と、前記低濃度溶液管内の吸放湿性水溶液の濃度を計測する第２濃度計測器と、前記第１濃度計測器及び前記第２濃度計測器が計測する計測結果に応じて吸湿運転又は放湿運転を行わせる制御手段とを備える。

本発明によれば、個々の利用側ユニットにおいて、必要に応じて除湿運転又は加湿運転を行うことができ、しかも、除湿運転により吸放湿性水溶液中に吸湿される水分と加湿運転により吸放湿性水溶液から放湿される水分とが相殺されるので、室外側ユニットにおいて行う吸湿又は放湿の負荷を軽減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

本発明の一実施の形態に係る除加湿システムは、図１ないし図３に示すように、一台の室外側ユニット１と、建物内に設置される複数台の利用側ユニット２と、室外側ユニット１と利用側ユニット２とを接続する高濃度溶液管３及び低濃度溶液管４とを備えている。利用側ユニット２は、建物内の各部屋ごとに、例えば、居室（１）、浴室、居室（Ｎ）等にそれぞれ配置されている。この除加湿システムは、空気中の水分を吸湿する性能と、含有する水分を放湿する性能とを有する吸放湿性水溶液を使用して除湿と加湿とを行うシステムであり、吸放湿性水溶液としては、例えば、塩化リチウム水溶液や塩化カルシウム水溶液や塩化マグネシウム水溶液を使用することができる。なお、図面中の矢印は、吸放湿性水溶液の流れ方向を示している。

高濃度溶液管３は、含有する水分量が相対的に少ない吸放湿性水溶液（高濃度の吸放湿性水溶液）が流れる管であり、低濃度溶液管４は含有する水分量が相対的に多い吸放湿性水溶液（低濃度の吸放湿性水溶液）が流れる管である。

室外側ユニット１は、ポンプ５と、切換弁６と、湿度交換器７とを備えている。

湿度交換器７は、空気中の水分を吸放湿性水溶液に吸湿させる吸湿手段及び吸放湿性水溶液から水分を放湿させる放湿手段として機能する。この湿度交換器７には、図４及び図５に示すように、高濃度溶液管３内又は低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が導入される水溶液導入口７ａと、吸放湿性水溶液が高濃度溶液管３内又は低濃度溶液管４内に向けて排出される水溶液排出口７ｂと、水溶液導入口７ａから導入された吸放湿性水溶液を拡散させる拡散部８と、拡散前の吸放湿性水溶液を必要に応じて加熱する加熱器９と、拡散部８において拡散される吸放湿性水溶液に向けて外気を送風するファン１０とが設けられている。

ポンプ５は、水溶液導入口７ａと切換弁６とを接続する導入管１１の途中に配置されている。ポンプ５が駆動されることにより、切換弁６の切換位置に応じて、高濃度溶液管３又は低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が湿度交換器７内に導入される。

切換弁６は、電磁式に第１切換位置と第２切換位置とに選択的に切換えられる弁であり、導入管１１及び水溶液排出口７ｂに接続された排出管１２と、高濃度溶液管３及び低濃度溶液管４との間に配置されている。切換弁６が第２切換位置に切換えられることにより、図１に示すように、高濃度溶液管３が導入管１１に接続されるとともに低濃度溶液管４が排出管１２に接続される。また、切換弁６が第１切換位置に切換えられることにより、図２に示すように、低濃度溶液管４が導入管１１に接続されるとともに高濃度溶液管３が排出管１２に接続される。

高濃度溶液管３の途中であって室外側ユニット１と室外側ユニット１に最も近接して位置する利用側ユニット２との間には、第１計測器１３が設けられている。この第１計測器１３は、高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度を計測する第１濃度計測器及び高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の流量を計測する第１流量計測器として機能する。

低濃度溶液管４の途中であって室外側ユニット１と室外側ユニット１に最も近接して位置する利用側ユニット２との間には、第２計測器１４が設けられている。この第２計測器１４は、低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度を計測する第２濃度計測器及び低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の流量を計測する第２流量計測器として機能する。

室外側ユニット１を構成する部材であるポンプ５と切換弁６と加熱器９とファン１０、及び、第１、第２計測器１３、１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた制御装置（図示せず）に接続されている。この制御装置には、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と、第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度との計測結果に応じて、室外側ユニット１において吸湿運転又は放湿運転を行わせる制御手段が設けられている。この制御手段による吸湿運転又は放湿運転の制御は、具体的には、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度上昇率が、第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度下降率より大きい場合は、除加湿システム全体としては加湿負荷が大きいものと判断し、室外側ユニット１において吸湿運転が行われる。反対に、第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度下降率が、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度上昇率より大きい場合は、除加湿システム全体としては除湿負荷が大きいものと判断し、室外側ユニット１において放湿運転が行われる。さらに、この制御装置には、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と流量、及び、第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度と流量から、吸放湿性水溶液中の水分の増減量を演算し、吸放湿性水溶液中の水分量を一定に維持するように吸湿運転又は放湿運転の出力を可変させる制御手段が設けられている。

利用側ユニット２は、ポンプ１５と、切換手段である切換弁１６と、湿度交換器１７とを備えている。

湿度交換器１７は、室内空気中の水分を高濃度溶液管３から導入される吸放湿性水溶液に吸湿させて除湿を行い、吸湿後の吸放湿性水溶液を低濃度溶液管４に排出する除湿手段、及び、低濃度溶液管４から導入される吸放湿性水溶液から室内空気中に水分を放湿させて加湿を行い、放湿後の吸放湿性水溶液を高濃度溶液管３に排出する加湿手段として機能する。この湿度交換器１７の構成は室外側ユニット１の湿度交換器７と略同じ構成であり、高濃度溶液管３内又は低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が導入される水溶液導入口１７ａと、吸放湿性水溶液が高濃度溶液管３内又は低濃度溶液管４内に向けて排出される水溶液排出口１７ｂと、水溶液導入口１７ａから導入された吸放湿性水溶液を拡散させる拡散部８（図４参照）と、拡散前の吸放湿性水溶液を必要に応じて加熱する加熱器９（図４参照）と、拡散部８において拡散される吸放湿性水溶液に向けて室内空気を送風するファン１０（図４参照）とを備えている。

ポンプ１５は、水溶液導入口１７ａと切換弁１６とを接続する導入管１８の途中に配置されている。ポンプ１５が駆動されることにより、切換弁１６の切換位置に応じて、高濃度溶液管３又は低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が湿度交換器１７内に導入される。

切換弁１６は、電磁式に第１切換位置と第２切換位置とに選択的に切換えられる弁であり、導入管１８及び水溶液排出口１７ｂに接続された排出管１９と、高濃度溶液管３及び低濃度溶液管４との間に配置されている。切換弁１６が第１切換位置に切換えられることにより、図１の“居室（１）、（Ｎ）”内の利用側ユニット２に示すように、低濃度溶液管４が導入管１８に接続されるとともに高濃度溶液管３が排出管１９に接続される。切換弁１６が第２切換位置に切換えられることにより、図１の“浴室”内の利用側ユニット２に示すように、高濃度溶液管３が導入管１８に接続されるとともに低濃度溶液管４が排出管１９に接続される。

このような構成において、図１は、居室（１）、居室（Ｎ）内の利用側ユニット２が加湿運転され、浴室内の利用側ユニット２が除湿運転される場合を示している。

居室（１）、（Ｎ）内で加湿運転される利用側ユニット２は、切換弁１６が第１切換位置に切換えられ、ポンプ１５が駆動されることにより低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が湿度交換器１７内に導入される。加湿運転時には加熱器９が駆動され、低濃度溶液管４から導入されて加熱器９により加熱された吸放湿性水溶液が拡散部８において拡散される。さらに、ファン１０が駆動されて拡散部８に向けて送風され、拡散された吸放湿性水溶液中の水分が送風された空気に放湿され、居室（１）、（Ｎ）内が加湿される。水分を放湿することにより濃度が高くなった吸放湿性水溶液は、高濃度溶液管３内に排出される。

浴室内で除湿運転される利用側ユニット２は、切換弁１６が第２切換位置に切換えられ、ポンプ１５が駆動されることにより高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液が湿度交換器１７に導入される。除湿運転時には加熱器９は駆動されず、高濃度溶液管３から導入された吸放湿性水溶液が拡散部８において拡散される。さらに、ファン１０が駆動されて拡散部８に向けて送風され、空気中の水分が拡散された吸放湿性水溶液中に吸湿され、浴室内が除湿される。水分を吸湿することにより濃度が低くなった吸放湿性水溶液は、低濃度溶液管４内に排出される。

図１に示すように、加湿運転される利用側ユニット２の数が除湿運転される利用側ユニット２の数より多く、除加湿システム全体として加湿負荷が大きい場合は、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４の吸放湿性水溶液の濃度とに基づき、加湿負荷が大きいことが制御装置において確認される。加湿負荷が大きいことが確認されると、室外側ユニット１では吸湿運転が開始される。

室外側ユニット１が吸湿運転される場合には、まず、切換弁６が第２切換位置に切換えられ、ポンプ５が駆動される。ポンプ５が駆動されることにより、高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液が湿度交換器７内に導入される。吸湿運転（運転内容は、除湿運転と同じ）時には、加熱器９は駆動されず、高濃度溶液管３から導入された吸放湿性水溶液が拡散部８において拡散される。さらに、ファン１０が駆動されて拡散部８に向けて送風され、空気中の水分が拡散された吸放湿性水溶液中に吸湿される。水分を吸湿することにより濃度が低くなった吸放湿性水溶液は、低濃度溶液管４内に排出される。

この除加湿システムによれば、一台の室外側ユニット１に接続された複数台の利用側ユニット２の個々を、必要に応じて加湿運転又は除湿運転することができる。

また、除加湿システム全体として加湿負荷が大きい場合には、室外側ユニット１を吸湿運転して吸放湿性水溶液中に水分を吸湿するが、除湿運転されている利用側ユニット２も吸放湿性水溶液中に水分を吸湿する。このため、室外側ユニット１を吸湿運転する際の負荷を軽減することができる。

なお、室外側ユニット１が吸湿運転される場合でも、利用側ユニット２の運転状態によっては、吸湿する水分量を多くし、又は、少なくする制御が必要である。そこで、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と流量、及び、第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度と流量から、吸放湿性水溶液中の水分の増減量を演算し、吸放湿性水溶液中の水分量を一定に維持するように吸湿運転の出力を可変させる。この出力の可変は、例えば、拡散部８の単位時間当りの拡散量を増減させることや、ファン１０の風量を増減させることにより行うことができる。

図２は、居室（１）において利用側ユニット２が加湿運転され、浴室と居室（Ｎ）とにおいて利用側ユニット２が除湿運転される場合を示している。

居室（１）内で加湿運転される利用側ユニット２は、切換弁１６が第１切換位置に切換えられ、ポンプ１５が駆動されることにより低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が湿度交換器１７内に導入される。低濃度溶液管４から導入された吸放湿性水溶液からは、湿度交換器１７内で水分が放湿され、居室（１）内が加湿される。水分を放湿することにより濃度が高くなった吸放湿性水溶液は、高濃度溶液管３内に排出される。

浴室内と居室（Ｎ）内とで除湿運転される利用側ユニット２は、切換弁１６が第２切換位置に切換えられ、ポンプ１５が駆動されることにより高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液が湿度交換器１７内に導入される。高濃度溶液管３から導入された吸放湿性水溶液は、湿度交換器１７内で水分を吸湿し、浴室と居室（Ｎ）とが除湿される。水分を吸湿することにより濃度が低くなった吸放湿性水溶液は、低濃度溶液管４内に排出される。

図２に示すように、除湿運転される利用側ユニット２の数が加湿運転される利用側ユニット２の数よりも多く、除加湿システム全体として除湿負荷が大きい場合は、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４の吸放湿性水溶液の濃度とに基づき、除湿負荷が大きいことが制御装置において確認される。除湿負荷が大きいことが確認されると、室外側ユニット１は放湿運転が開始される。

室外側ユニット１が放湿運転される場合には、まず、切換弁６が第１切換位置に切換えられ、ポンプ５が駆動される。ポンプ５が駆動されることにより、低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液が湿度交換器７内に導入される。放湿運転（運転内容は、加湿運転と同じ）時には、加熱器９が駆動され、低濃度溶液管４から導入された吸放湿性水溶液が加熱器９で加熱された後に拡散部８において拡散される。さらに、ファン１０が駆動されて拡散部８に向けて送風され、吸放湿性水溶液中の水分が空気中に放湿される。水分を放出することにより濃度が高くなった吸放湿性水溶液は、高濃度溶液管３内に排出される。

この除加湿システムにおいて、除加湿システム全体として除湿負荷が大きい場合には、室外側ユニット１を放湿運転して吸放湿性水溶液中の水分を放湿するが、加湿運転されている利用側ユニット２も吸放湿性水溶液中の水分を放湿する。このため、室外側ユニット１を放湿運転する際の負荷を軽減することができる。

なお、室外側ユニット１が放湿運転される場合でも、利用側ユニット２の運転状態によっては、放湿する水分量を多くし、又は、放湿する水分量を少なくする制御が必要である。そこで、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と流量、及び、第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４内の吸放湿性水溶液の濃度と流量から、吸放湿性水溶液中の水分の増減量を演算し、吸放湿性水溶液中の水分量を一定に維持するように放湿運転の出力を可変させる。この出力の可変は、例えば、拡散部８の単位時間当りの拡散量を増減させることや、ファン１０の風量を増減させることにより行うことができる。

図３は、居室（１）において利用側ユニット２が加湿運転され、浴室において利用側ユニット２が除湿運転され、他の居室等では利用側ユニット２の運転が停止される場合を示している。

図３は、除湿運転される利用側ユニット２の数と加湿運転される利用側ユニット２の数とが同じであって、除加湿システム全体としては除湿と加湿との負荷が均等になる場合を示している。この場合には、低濃度溶液管４内から吸入されて居室（１）内の利用側ユニット２での加湿により濃度が上昇した吸放湿性水溶液が高濃度溶液管３内に排出され、高濃度溶液管３内から吸入されて浴室内の利用側ユニット２内での除湿により湿度が下降した吸放湿性水溶液が低濃度溶液管４内に排出される。そして、第１計測器１３が計測する高濃度溶液管３内の吸放湿性水溶液の濃度と第２計測器１４が計測する低濃度溶液管４の吸放湿性水溶液の濃度との計測結果に基づき除湿と加湿との負荷が均等であることが制御装置において確認されると、室外側ユニット１は運転停止状態に維持され、ポンプ５のみが作動して吸放湿性水溶液の循環のみが行われる。

したがって、図３に示すように、運転される複数の利用側ユニット２における除湿と加湿との負荷が均等である場合には、室外側ユニット１を運転することなく、複数の利用側ユニット２の除湿運転と加湿運転とを行うことができる。

なお、各利用側ユニット２の導入管１８または排出管１９に、加湿運転時及び除湿運転時に開き、運転停止時に閉じる流体制御弁を設けてもよい。

本発明の一実施の形態の除加湿システムにおける加湿負荷が大きい場合の運転状態を示すブロック図である。除加湿システムにおける除湿負荷が大きい場合の運転状態を示すブロック図である。除加湿システムにおける除湿と加湿の負荷が同じ場合の運転状態を示すブロック図である。除湿又は吸湿時の湿度交換器を示す模式図である。加湿又は放湿時の湿度交換器を示す模式図である。

符号の説明

１室外側ユニット
２利用側ユニット
３高濃度溶液管
４低濃度溶液管
７湿度交換器（吸湿手段、放湿手段）
１３第１計測器（第１濃度計測器、第１流量計測器）
１４第２計測器（第２濃度計測器、第２流量計測器）
１６切換弁（切換手段）
１７湿度交換器（吸湿手段、放湿手段）
１７ａ水溶液導入口
１７ｂ水溶液排出口

Claims

空気中の水分を吸放湿性水溶液に吸湿させる吸湿手段及び吸放湿性水溶液から水分を放湿させる放湿手段を備える室外側ユニットと、
前記室外側ユニットに接続され、吸放湿性水溶液が循環する高濃度溶液管及び低濃度溶液管と、
室内空気中の水分を前記高濃度溶液管から導入される吸放湿性水溶液に吸湿させて除湿を行い、吸湿後の吸放湿性水溶液を前記低濃度溶液管に排出する除湿手段、及び、前記低濃度溶液管から導入される吸放湿性水溶液から室内空気中に水分を放湿させて加湿を行い、放湿後の吸放湿性水溶液を前記高濃度溶液管に排出する加湿手段を備え、水溶液導入口及び水溶液排出口の接続を前記高濃度溶液管及び前記低濃度溶液管に選択的に切換える切換手段を有する複数の利用側ユニットと、
を備え、
前記室外側ユニットは、前記高濃度溶液管内の吸放湿性水溶液の濃度を計測する第１濃度計測器と、前記低濃度溶液管内の吸放湿性水溶液の濃度を計測する第２濃度計測器と、前記第１濃度計測器及び前記第２濃度計測器が計測する計測結果に応じて吸湿運転又は放湿運転を行わせる制御手段とを備えることを特徴とする除加湿システム。
前記室外側ユニットは、前記高濃度溶液管内の吸放湿性水溶液の流量を計測する第１流量計測器と、前記低濃度溶液管内の吸放湿性水溶液の流量を計測する第２流量計測器と、前記第１，第２流量計測器及び前記第１，第２濃度計測器の計測結果から前記吸放湿性水溶液中の水分の増減量を演算して前記吸放湿性水溶液中の水分量を一定に維持するように吸湿運転又は放湿運転の出力を可変させる制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の除加湿システム。